海上风电基础结构桩土相互作用研究

摘要

海上风能作为绿色可再生能源是现在研究热点之一,受水平荷载的风电基础桩土作用研究也受到广泛关注。海上风电基础结构常受承受风、浪、流等荷载联合作用,其桩基也常受到水平荷载的作用。单桩基础是一种传统的海上风电基础形式。随着近年风机发电功率的增大,单桩基础结构的直径也逐渐增大,对其形式的研究也越来越必要。水平受荷桩的计算方法中p-y曲线法不仅能够反映桩土相互作用的弹塑性发展过程,还可以通过参数选取模拟得到与实际相符的计算结果,是目前广泛使用的计算方法。随着大直径单桩基础的发展,有必要对大直径桩的p-y曲线进行进一步研究。
　　本文介绍了海上风电桩土相互作用的研究方法及现状,并重点介绍了几种典型的p-y曲线模型。结合某海域实测地质报告数据,主要做了以下工作:
　　(1)整理了某地现场实测p-y曲线,分析桩土参数对实测p-y曲线的影响,并通过合理的标准化参数将p-y曲线归一化处理,选用双曲线模型对归一化实测p-y曲线进行了较好地拟合。
　　(2)分析了目前对土体极限抗力的研究,选取合理的模型参数。双曲线模型可以用于计算海床土中的水平受荷桩分析,并将桩径和施工方法的影响考虑其中。
　　(3)采用有限元软件ABAQUS和SACS对比分析了大直径桩算例,验证了双曲线模型在大直径桩应用中的有效性。
　　(4)采用有限元软件 ABAQUS和 SACS对于大直径桩计算中规范推荐的p-y曲线法的适用性进行了对比分析,结果表明,规范推荐的p-y曲线用于大直径单桩的桩土作用过于保守。
　　双曲线模型得到的大直径桩实测p-y曲线形式简单,在保证精度的前提下,计算过程较简化。通过模型参数的选取,可以将桩径和施工效应等因素的影响加以考虑,因此,可广泛适用于海洋工程中水平受载桩的p-y曲线分析,为工程实际提供了有益参考。

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1 绪论

1.1 研究背景及课题意义

1.2 海上风电基础形式

1.3 桩土相互作用研究现状

1.4 本文完成主要工作及创新点

2 桩土作用基础理论

2.1水平受荷桩分析方法

2.2 几种典型的p-y曲线模型

2.3 规范推荐的p-y曲线

2.4 本章小结

3 水平受荷桩实测p-y曲线模型分析

3.1引言

3.2 研究选用典型场地土条件

3.3 场地实测p-y曲线分析

3.4 p-y曲线归一化分析

3.5 本章小结

4 数值模拟及算例

4.1 有限元分析软件

4.2 算例分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

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发表的学术论文及申请的专利